畢業(yè)設(shè)計(jì)---年產(chǎn)400萬(wàn)噸合格連鑄坯的連鑄系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>  設(shè)計(jì)題目:年產(chǎn)400萬(wàn)噸合格連鑄坯的連鑄系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>  學(xué)    號(hào):_________________________</p><p>  姓   名:_________________________</p><p>  專

2、 業(yè) 班 級(jí):_________________________</p><p><b>  2012年06月日</b></p><p><b>  摘  要</b></p><p>  本次設(shè)計(jì)的是年產(chǎn)400萬(wàn)噸鋼的方坯連鑄工程,主要對(duì)連鑄生產(chǎn)的工藝流程、車間組成和工藝布置進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)連鑄機(jī)的幾個(gè)主要工藝設(shè)備:鋼包及

3、其運(yùn)載設(shè)備、中間包及其運(yùn)載設(shè)備、結(jié)晶器及振動(dòng)裝置、拉矯和引錠裝置、切割裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)中對(duì)板坯連鑄車間作了綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析和合理的布局。并繪制了車間平面和設(shè)備圖。為了提高連鑄機(jī)生產(chǎn)率和提高產(chǎn)品質(zhì)量,在設(shè)計(jì)中采用了一些新技術(shù)。設(shè)計(jì)中選用弧型連鑄機(jī),大容量和深熔池的中間包,結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)技術(shù),電磁攪拌技術(shù)和輕壓下技術(shù)等,使以上生產(chǎn)方案具有科學(xué)性、先進(jìn)性,經(jīng)濟(jì)合理,適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要。</p><p>&l

4、t;b>  目  錄</b></p><p><b>  - 1 -</b></p><p>  高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院- 1 -</p><p>  畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 1 -</p><p>  摘  要- 1 -</p><p><b>  1 文獻(xiàn)綜述1<

5、/b></p><p>  1.1連鑄主要設(shè)備3</p><p>  1.1.1 大包回轉(zhuǎn)臺(tái)4</p><p>  1.1.2 中間包車4</p><p>  1.1.3 中間包烘烤裝置5</p><p>  1.1.4 二冷室及風(fēng)機(jī)5</p><p>  1.1.5 結(jié)晶器

6、5</p><p>  1.2 車間設(shè)計(jì)的依據(jù)7</p><p>  1.3 廠址選擇7</p><p><b>  2設(shè)計(jì)方案8</b></p><p>  2.1連鑄機(jī)型的選擇和特點(diǎn)8</p><p>  2.1.1連鑄機(jī)設(shè)計(jì)原則8</p><p>  2.

7、1.2連鑄機(jī)機(jī)型的選擇原則8</p><p>  2.1.3連鑄機(jī)機(jī)型的確定8</p><p><b>  2.2產(chǎn)品規(guī)模8</b></p><p>  2.2.1產(chǎn)品方案8</p><p>  2.2.2鋼水供應(yīng)條件9</p><p>  2.2.3生產(chǎn)規(guī)模10</p>

8、<p>  3連鑄車間的平面布置10</p><p>  3.1主要工藝參數(shù)的確定10</p><p>  3.1.1拉速的確定10</p><p>  3.1.2冶金長(zhǎng)度的計(jì)算:11</p><p>  3.1.3作業(yè)率的確定11</p><p>  3.1.4鋼包允許的最大澆注時(shí)間12<

9、;/p><p>  3.1.5連鑄機(jī)流數(shù)的確定12</p><p>  3.2連鑄機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算13</p><p>  3.2.1連鑄機(jī)與轉(zhuǎn)爐的匹配計(jì)算13</p><p>  3.2.2連鑄機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算13</p><p>  4生產(chǎn)工藝流程及車間組成15</p><p>  4.

10、1生產(chǎn)工藝流程圖15</p><p>  4.2車間組成及工藝布置16</p><p>  4.2.1車間組成16</p><p>  4.2.2車間工藝布置16</p><p>  4.2.3連鑄機(jī)區(qū)域的主要尺寸17</p><p>  5主要工藝設(shè)備選擇及其主要技術(shù)性能參數(shù)19</p>&

11、lt;p>  5.1連鑄機(jī)長(zhǎng)度的確定19</p><p>  5.2連鑄機(jī)弧形半徑19</p><p>  5.3鋼包及鋼包運(yùn)載設(shè)備20</p><p>  5.3.1鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)20</p><p>  5.3.2鋼包尺寸、質(zhì)量和中心的計(jì)算20</p><p>  5.4中間包及其運(yùn)載設(shè)備23<

12、/p><p>  5.4.1中間包容量的確定23</p><p>  5.4.2中間包的類型構(gòu)造及其主要尺寸23</p><p>  5.5結(jié)晶器及振動(dòng)裝置25</p><p>  5.5.1結(jié)晶器尺寸的確定25</p><p>  5.5.2結(jié)晶器的振動(dòng)機(jī)構(gòu)27</p><p>  5.

13、5.3結(jié)晶器的類型28</p><p>  5.6二次冷卻系統(tǒng)29</p><p>  5.6.1二冷區(qū)的設(shè)計(jì)30</p><p>  5.6.2二冷段冷卻區(qū)的劃分31</p><p>  5.7拉矯裝置31</p><p>  5.8鑄坯切割區(qū)的設(shè)計(jì)32</p><p><b

14、>  參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>  致 謝36</b></p><p><b>  1 文獻(xiàn)綜述</b></p><p>  亨利?貝塞麥?zhǔn)翘岢鲞B鑄思想的第一人。他在1858年鋼鐵協(xié)會(huì)倫敦會(huì)議的論文《模鑄不如連鑄》中提出了這一設(shè)想,但一直到20世紀(jì)40年代,連鑄工藝才實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用

15、。在這一段時(shí)間內(nèi),由于鋼的高熔點(diǎn)和高導(dǎo)熱率等原因,研究人員遇到了許多問(wèn)題。在連續(xù)鑄鋼開始出現(xiàn)時(shí),最先使用的是立式連鑄機(jī)。這種連鑄機(jī)有一個(gè)用彈簧固定的結(jié)晶器,產(chǎn)量通常很低,且因?yàn)殇撆c結(jié)晶器粘結(jié),漏鋼并不少見(jiàn)。振動(dòng)結(jié)晶器的想法應(yīng)歸功于德國(guó)人SeigfriedJunghans,他首創(chuàng)了有色金屬的連續(xù)鑄造。1952年,英國(guó)巴羅鋼廠將這個(gè)概念引入煉鋼領(lǐng)域,當(dāng)時(shí)使用的是德國(guó)曼內(nèi)斯曼提供的直結(jié)晶器立式連鑄機(jī)。這便是工業(yè)化連續(xù)鑄鋼的開端。 

16、    由于技術(shù)上的缺陷,連續(xù)鑄鋼長(zhǎng)期以來(lái)一直局限在電爐鋼廠內(nèi),大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)1970年才開始生產(chǎn)連鑄板坯。借助科學(xué)理論對(duì)凝固現(xiàn)象的深入了解推動(dòng)了連鑄的發(fā)展。煉鋼技術(shù)在同一時(shí)期內(nèi)的發(fā)展也是連鑄工業(yè)化的一個(gè)先決條件。低成本的電爐煉鋼和聯(lián)合鋼鐵廠的堿性氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼比平爐更能保證連鑄鋼水的供應(yīng)。今天,在這些煉鋼工藝中,比重最大的是氧氣煉鋼,占到了63.3%,相比之下,電爐和平爐分別占33.1%和3.6%。&#

17、160;    </p><p>  連續(xù)鑄鋼由于與常規(guī)生產(chǎn)相比具有生產(chǎn)工序簡(jiǎn)化,金屬收得率提高,能源消耗降低,勞動(dòng)條件得到改善和連鑄坯質(zhì)量好等優(yōu)越性,因此是當(dāng)前鋼鐵工業(yè)中發(fā)展最快的技術(shù)之一。近幾年我國(guó)鋼鐵工業(yè)投資建設(shè)中最可喜的發(fā)展是寬帶鋼、中厚板和寬厚板的生產(chǎn)能力、裝備和技術(shù)水平有了很大的提高,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整取得實(shí)效。圍繞高品質(zhì),高附加值板帶生產(chǎn)。板坯連鑄的裝備和技術(shù)取得了同步的、顯

18、著的發(fā)展。常規(guī)板坯連鑄機(jī)的技術(shù)進(jìn)步主要表現(xiàn)在工藝設(shè)備技術(shù)的優(yōu)化,自動(dòng)化控制水平的不斷提高和完善以及滿足生產(chǎn)實(shí)際需要的工藝操作軟件的開發(fā)和應(yīng)用。單流產(chǎn)量可達(dá)到150萬(wàn)~200萬(wàn)t/a,真正實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)高效。</p><p>  在品種結(jié)構(gòu)方面: 隨著電磁技術(shù)及凝固控制技術(shù)的應(yīng)用, 連鑄品種將有望實(shí)現(xiàn)品種的100%, 而且實(shí)現(xiàn)組織控制、內(nèi)部及表面質(zhì)量控制, 達(dá)到全無(wú)缺陷坯高效生產(chǎn).</p><p&g

19、t;  在生產(chǎn)能力方面: 隨著電磁組合結(jié)晶器、非正弦振動(dòng)、輕壓下、凝固動(dòng)態(tài)控制技術(shù)的工業(yè)化, 板坯連鑄機(jī)產(chǎn)量達(dá)到200 萬(wàn)噸/流·年, 方坯連鑄機(jī)產(chǎn)量達(dá)到40 萬(wàn)噸/流·年, 形成單臺(tái)鑄機(jī)對(duì)單臺(tái)連軋機(jī)的生產(chǎn)流程.</p><p>  在品種結(jié)構(gòu)方面: 隨著電磁技術(shù)及凝固控制技術(shù)的應(yīng)用, 連鑄品種將有望實(shí)現(xiàn)品種的100%, 而且實(shí)現(xiàn)組織控制、內(nèi)部及表面質(zhì)量控制, 達(dá)到全無(wú)缺陷坯高效生</p

20、><p>  在電磁連鑄方面: 隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展, 用于澆注鋼的電磁約束結(jié)晶器、電磁激震裝置的工業(yè)化將成為可能, 在此基礎(chǔ)上, 將有望開發(fā)無(wú)模、無(wú)振動(dòng)、斷面形狀可任意組合的連鑄機(jī).</p><p><b>  總結(jié)語(yǔ):</b></p><p>  二十一世紀(jì), 鋼鐵工業(yè)正朝著環(huán)境友好、資源循環(huán)、性能極限、高效生產(chǎn)方向發(fā)展, 其核心推動(dòng)力來(lái)自鋼鐵行

21、業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新和集成, 即: 連續(xù)、緊湊、快節(jié)奏的高效生產(chǎn)工藝技術(shù); 高潔凈、高強(qiáng)度、高性能、長(zhǎng)壽命的材料設(shè)計(jì)與加工技術(shù)以及高效能源轉(zhuǎn)換與資源利用技術(shù). 不斷提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品品質(zhì)、節(jié)能降耗的連鑄本質(zhì)特征將繼續(xù)促進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)朝著更加低耗、優(yōu)質(zhì)、高效、清潔生產(chǎn)的方向優(yōu)化. 連鑄仍然是當(dāng)今最活躍、最具戰(zhàn)略影響力的鋼鐵科技創(chuàng)新點(diǎn).</p><p><b>  連鑄主要設(shè)備</b></p>

22、;<p>  本設(shè)計(jì)CSP連鑄機(jī)為立彎式,鑄機(jī)主要設(shè)備為蝶式鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包車、漏斗型結(jié)晶器、液壓振動(dòng)臺(tái)、扇形1、2、3、4段,帶剛性引錠桿的頂彎夾送裝置、拉矯裝置、以及擺動(dòng)剪,其核心設(shè)備是漏斗型結(jié)晶器。</p><p>  在鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)的兩側(cè)各有一個(gè)中包車和中包預(yù)熱站,車上配有浸入式水口預(yù)熱燒嘴。每臺(tái)中包車都配備有稱重系統(tǒng),以稱量中間包鋼水重量。每個(gè)中間包在正常工作情況下,容量為26~28噸,溢

23、渣情況下為30~32噸。中間包鋼水液位可采用自動(dòng)和手動(dòng)進(jìn)行控制,鋼水從中間包注入結(jié)晶器采用塞棒伺服機(jī)構(gòu)控制,它和CO60放射源,閃爍計(jì)數(shù)器和PLC裝置一起組成結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)。塞棒是整體式的,而塞棒機(jī)構(gòu)采用壓縮空氣冷卻。結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)的自動(dòng)開澆,即當(dāng)液位控制系統(tǒng)檢測(cè)到鋼水液位的10%時(shí),鑄機(jī)振動(dòng)臺(tái)開始振動(dòng),夾送輥開始拉坯。鋼水從中間包注入結(jié)晶器,是通過(guò)一個(gè)扁平式的整體式浸入式水口,它的出鋼口專門設(shè)計(jì)的,以適應(yīng)結(jié)晶器形狀

24、結(jié)構(gòu)要求。</p><p>  結(jié)晶器是一個(gè)直的漏式結(jié)晶器,上大下小,在寬邊銅板上部中心有一個(gè)寬的垂直、錐形的漏斗區(qū)域,以保證浸入式水口有足夠的空間。漏斗區(qū)域?yàn)閺你~板上部向下大約850mm,以下便是結(jié)晶器下部平行出口部分。下部結(jié)晶器模壁是平行的,從而形成最后鑄坯的斷面尺寸。</p><p>  結(jié)晶器振動(dòng)裝置是一個(gè)短桿式的液壓振動(dòng)系統(tǒng),可以產(chǎn)生正弦振動(dòng),本設(shè)計(jì)采用的是非正弦振動(dòng)。而結(jié)晶器下

25、面則為鑄坯導(dǎo)向的扇形1、2、3、4段。打開結(jié)晶器后,可以允許剛性引錠桿的插入,也可以清除漏鋼后形成的坯殼。漏鋼后通常影響到結(jié)晶器和扇形1段,他可以很容易的作為一個(gè)整體用吊車吊出更換。結(jié)晶器的寬度和錐度可以遠(yuǎn)程調(diào)整,借助于主控室內(nèi)驅(qū)動(dòng)PLC方式進(jìn)入預(yù)設(shè)定,在澆注期間,主控操作人員可以根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃或軋制規(guī)格要求進(jìn)行在線調(diào)寬,通常情況下還可以調(diào)錐來(lái)進(jìn)行結(jié)晶器熱流的控制,以穩(wěn)定澆注狀態(tài),確保鑄坯坯殼的均勻冷卻。本設(shè)計(jì)二次冷卻有3條冷卻曲線,根據(jù)

26、不同鋼種,選擇不同的冷卻曲線,隨著拉速的增加,水量不斷增大。</p><p>  鑄坯出扇形段后,進(jìn)入夾送輥?lái)攺澭b置,依靠液壓,頂彎輥將鑄坯與引錠桿分離,鑄坯進(jìn)入3.25半徑的弧形段,再通過(guò)拉矯機(jī)進(jìn)行一點(diǎn)矯直。夾送輥?lái)攺澭b置及拉矯裝置的冷卻為內(nèi)冷。然后鑄坯進(jìn)入擺動(dòng)剪,在主控市HMI畫面可進(jìn)行鑄坯長(zhǎng)度的設(shè)定。通常鑄坯在擺剪處的溫度為950~1050℃,主要由于不同拉速所致。</p><p>

27、<b>  大包回轉(zhuǎn)臺(tái)</b></p><p>  大包回轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備為帶升降系統(tǒng)的H型回轉(zhuǎn)臺(tái),它位于澆鑄平臺(tái)上。主要包括:大包回轉(zhuǎn)臺(tái)、事故回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、稱重系統(tǒng)、大包蓋操作裝置、回轉(zhuǎn)鎖定裝置和大包滑動(dòng)水口液壓操作系統(tǒng)。大包回轉(zhuǎn)臺(tái)的主要功能是將大包才能感裝載位置運(yùn)送到澆注位置,回轉(zhuǎn)半徑為5500mm,回轉(zhuǎn)臺(tái)承載能力為2×200t,回轉(zhuǎn)速度為1r/min,設(shè)有電氣滑環(huán)和旋轉(zhuǎn)接頭,用于傳送

28、電能和介質(zhì)(供給升降液壓缸和滑動(dòng)水口的水已二醇、氬氣、壓縮空氣),能實(shí)現(xiàn)正、反向各360°無(wú)限地轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>  大包回轉(zhuǎn)臺(tái)能夠移動(dòng)兩個(gè)裝滿的大包,并向連鑄機(jī)連續(xù)地輸送鋼水。在正常情況下,大包回轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)由電動(dòng)-機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),電機(jī)通過(guò)行星齒輪箱和錐齒輪來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng),電機(jī)配有編碼器,以調(diào)整轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)臂的精確定位。電機(jī)輸出軸上設(shè)有1氣動(dòng)抱閘系統(tǒng),以便回轉(zhuǎn)臂停在合適的位置上。在事故情況下可以用副驅(qū)

29、動(dòng)即氣動(dòng)驅(qū)動(dòng),來(lái)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。在任何時(shí)刻,均可實(shí)現(xiàn)從一種狀態(tài)向另一種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,甚至在大包回轉(zhuǎn)臺(tái)正在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也可以。裝滿鋼水的大包由天車吊運(yùn)到回轉(zhuǎn)臺(tái)的雙叉臂上,然后轉(zhuǎn)動(dòng)到澆鑄位置。設(shè)備的布局設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到,當(dāng)中間包液面處于最高位置時(shí),大包、中間包車和中間包之間不會(huì)發(fā)生任何干涉。</p><p><b>  中間包車</b></p><p>  中間包車為半門式結(jié)構(gòu),

30、主要組成為:行走系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、水口對(duì)中機(jī)構(gòu)、稱重系統(tǒng)、塞棒液壓控制機(jī)構(gòu)、侵入式水口的事故閘板液壓機(jī)構(gòu)、連續(xù)測(cè)溫系統(tǒng)機(jī)械手和大包長(zhǎng)水口機(jī)械臂。</p><p>  中間包車升降機(jī)構(gòu)由電動(dòng)-機(jī)械螺旋千斤頂實(shí)現(xiàn)升降,有接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)控制,升降行程為600mm,升降速度最大為30mm/s。通過(guò)編碼器實(shí)現(xiàn)對(duì)中間包位置和速度進(jìn)行控制,能使侵入式水口自動(dòng)地上下移動(dòng),均衡彎月面處的水口侵蝕,提高侵入式水口的壽命。中間包行走驅(qū)動(dòng)系

31、統(tǒng),主要由2個(gè)帶變頻器和編碼器的電機(jī)、2個(gè)正交軸齒輪減速機(jī)和4個(gè)車輪(其中兩個(gè)帶驅(qū)動(dòng))組成。中間包車負(fù)載能力為80t,最小行走速度為2m/min,最大行走速度為20m/min,可實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)和緊急事故行走。通過(guò)液壓裝置實(shí)現(xiàn)中間包位置的橫向調(diào)整和水口對(duì)中,通過(guò)流量分配器保持液壓缸同步運(yùn)動(dòng),調(diào)整行程為+75/-75mm。通過(guò)傳動(dòng)拖鏈向電機(jī)供電,傳遞流體和電信號(hào)。稱重系統(tǒng)主要由4個(gè)帶放大器和空冷的稱重單元組成,侵入式水口事故滑動(dòng)閘板用于緊急切

32、斷中間包流出的鋼水,切斷速度為300mm/s。帶液壓缸、伺服閥和位置傳感器的液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),用來(lái)驅(qū)動(dòng)塞棒,可手動(dòng)也可自動(dòng),垂直行程手動(dòng)為140mm,自動(dòng)時(shí)為100mm,最大速度大于100mm/s,塞棒液壓控制機(jī)構(gòu)和結(jié)晶器液位檢測(cè)系統(tǒng)形成閉環(huán)控制,通過(guò)PID調(diào)節(jié)穩(wěn)定控制結(jié)晶器液面。連續(xù)測(cè)溫系統(tǒng)機(jī)械手把持連續(xù)測(cè)溫</p><p><b>  中間包烘烤裝置</b></p><p

33、>  每個(gè)中間包烘烤裝置燒嘴數(shù)量為3個(gè)。最高預(yù)熱溫度為1200±100℃,所用燃料為轉(zhuǎn)爐煤氣。烘烤時(shí)間為90min,燃料消耗為1800m3/h,采用自動(dòng)點(diǎn)火,PLC自動(dòng)控制溫度,加熱曲線(可編程)存于PLC中,蓋上的熱電偶提供反饋。水口烘烤裝置為負(fù)壓抽風(fēng)式,一個(gè)文式管由氣動(dòng)產(chǎn)生負(fù)壓,通過(guò)水口將中間包內(nèi)的熱量吸入烘烤爐,能把中間包水口預(yù)熱到合適的溫度。</p><p><b>  二冷室及

34、風(fēng)機(jī)</b></p><p>  二冷室位于澆鑄平臺(tái)下。包括一個(gè)封閉室和一套蒸汽排出裝置,連鑄平臺(tái)和其下鍍鋅鋼板制成的二冷室墻組成大型整體封閉室,用來(lái)容納從澆鑄平臺(tái)到拉矯裝置末端的水和蒸汽。蒸汽排出系統(tǒng)包括2臺(tái)離心風(fēng)機(jī)用來(lái)排出二冷室的蒸汽。</p><p><b>  結(jié)晶器</b></p><p>  H2(high speed,

35、high quality)漏斗型結(jié)晶器主要包括:兩個(gè)漏斗型寬面銅板、兩個(gè)多錐度窄面銅板、銅板背板、足輥、在線調(diào)寬裝置。結(jié)晶器支撐框架是焊接鋼結(jié)構(gòu),安裝在振動(dòng)臺(tái)上,結(jié)晶器冷卻水自動(dòng)進(jìn)行連接,結(jié)晶器水套和振動(dòng)臺(tái)接水板通過(guò)O型密封圈進(jìn)行密封。冷卻水的連接方式和對(duì)中銷的設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)快速更換結(jié)晶器。結(jié)晶器的固定面和松動(dòng)面通過(guò)拉桿連接,帶有彈簧的拉桿可以保證一套液壓缸實(shí)現(xiàn)寬面打開。銅板和背板設(shè)計(jì)成快速更換的結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)磨損銅板的快速更換。銅板材質(zhì)

36、為銅銀合金,寬面銅板表面鍍Ni,銅板長(zhǎng)度1200mm,結(jié)晶器冷卻方式為在銅板上鉆孔通水冷卻。結(jié)晶器預(yù)留安裝電磁制動(dòng)(EMBR)的空間。足輥區(qū)冷卻構(gòu)成二次冷卻的1、2、3環(huán)路。</p><p>  結(jié)晶器的作用和基本組成:</p><p>  結(jié)晶器是連鑄機(jī)的心臟,中間包內(nèi)的鋼水注入到結(jié)晶器后,在結(jié)晶器內(nèi)初步驟固成具有一定外形的鑄坯,生成一定厚度的坯殼,并被連續(xù)地從結(jié)晶器下口拉出,進(jìn)入二冷區(qū)

37、。</p><p><b>  結(jié)晶器的主要作用:</b></p><p>  (1)在盡可能高的拉速下,保證出結(jié)晶器時(shí)形成足夠厚度的坯殼,以抵抗鋼水靜壓力而不拉漏。</p><p>  (2)保證結(jié)晶器周邊坯殼厚度均勻穩(wěn)定地生長(zhǎng)。</p><p>  (3)結(jié)晶器內(nèi)的鋼水——渣相——坯殼——銅板之間的相互作用,對(duì)鑄坯表

38、面質(zhì)量有決定性的影響。</p><p>  上述第(1)個(gè)作用決定了鑄機(jī)的生產(chǎn)率,而第(2)、(3)個(gè)作用決定了鑄坯的表面質(zhì)量。</p><p><b>  結(jié)晶器的基本組成:</b></p><p>  結(jié)晶器寬邊安裝有六個(gè)液壓缸用來(lái)打開和關(guān)閉結(jié)晶器銅板。其中固定側(cè)有兩個(gè)液壓缸,由單向閥和壓力開關(guān)進(jìn)行控制。松動(dòng)側(cè)有四個(gè)液壓缸,由帶有壓力傳感器

39、的單向閥和比例進(jìn)行控制。當(dāng)?shù)綦姾鸵簤菏r(shí)有一個(gè)蓄能器進(jìn)行結(jié)晶器的事故關(guān)閉。松動(dòng)策頂部的壓力為120bar,底部的壓力為140bar。當(dāng)進(jìn)行結(jié)晶器在線調(diào)節(jié)時(shí)松動(dòng)側(cè)的壓力將減小以阻止銅板表面刮傷。當(dāng)松動(dòng)側(cè)的壓力降為63bar時(shí)自動(dòng)尾出。</p><p>  窄邊的主要功能是進(jìn)行結(jié)晶器寬度和錐度的調(diào)節(jié),以保證板坯尺寸和澆注安全。調(diào)寬是通過(guò)4個(gè)用于上下主軸驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)、4個(gè)齒輪裝置、4個(gè)蝸輪裝置、4個(gè)螺旋主軸實(shí)現(xiàn)的。

40、</p><p><b>  車間設(shè)計(jì)的依據(jù)</b></p><p>  在進(jìn)行車間設(shè)計(jì)之前,應(yīng)從技術(shù)經(jīng)濟(jì)部門取得設(shè)計(jì)任務(wù)書,而設(shè)計(jì)任務(wù)書是有關(guān)部門根據(jù)國(guó)家計(jì)劃經(jīng)過(guò)充分討論之后制定的。</p><p>  設(shè)計(jì)任務(wù)書的基本內(nèi)容:</p><p>  (1)車間的生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)品種;</p><p>

41、; ?。?)車間的生產(chǎn)方案;   </p><p> ?。?)建廠地址、廠區(qū)范圍和資源情況、水文地質(zhì)、原材料、燃料、動(dòng)力、供水以及供電等供應(yīng)情況,還有運(yùn)輸情況等;</p><p> ?。?)要求達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)水平</p><p> ?。?)投資以及勞動(dòng)定員的控制數(shù)字</p><p><b> ?。?)環(huán)保情況</b>

42、;</p><p><b>  廠址選擇</b></p><p>  廠址選擇工作實(shí)際包括兩個(gè)方面:一是建廠地區(qū)的確定,一般由上級(jí)主管部門在設(shè)計(jì)任務(wù)書中規(guī)定;二是建廠地址的選擇,由設(shè)計(jì)者會(huì)同有關(guān)部門共同進(jìn)行實(shí)際調(diào)查研究,提出幾個(gè)初步方案進(jìn)行比較,然后選取最優(yōu)方案。</p><p>  建廠地址選擇應(yīng)考慮下述要求:</p><

43、p> ?。?)必須符合國(guó)家工業(yè)布局的基本原則。充分利用各地區(qū)的豐富資源和各方面的有利條件,合理使用人力和物力,使生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品能夠合理的分配,從而使所設(shè)計(jì)的廠在最少的投資條件下,獲得最大的經(jīng)濟(jì)效果,并且使全國(guó)各大區(qū)的工業(yè)系統(tǒng)迅速建立起來(lái),逐步改變我國(guó)工業(yè)布局不合理的狀態(tài);</p><p>  (2)原料、燃料、動(dòng)力的來(lái)源與運(yùn)輸條件。要能夠得到生產(chǎn)所需的足夠原材料,要有能滿足生產(chǎn)和生活的水質(zhì)和水量;</

44、p><p> ?。?)適當(dāng)靠近產(chǎn)品銷售地區(qū);</p><p>  (4)自然條件好,有適宜的氣候環(huán)境;</p><p><b>  設(shè)計(jì)方案</b></p><p>  2.1連鑄機(jī)型的選擇和特點(diǎn)</p><p>  2.1.1連鑄機(jī)設(shè)計(jì)原則</p><p>  (1)充分利用

45、新廠房的總體設(shè)計(jì)選擇連鑄機(jī)機(jī)型。</p><p> ?。?)連鑄機(jī)要實(shí)現(xiàn)高效化,能連續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)合格鑄坯。</p><p>  (3)連鑄機(jī)裝備水平按先進(jìn)、實(shí)用、可靠、經(jīng)濟(jì)的原則考慮。</p><p> ?。?)連鑄機(jī)主要設(shè)備要能整體更換,離線檢修。</p><p> ?。?)采用的工藝、技術(shù)、設(shè)備做到投產(chǎn)后的一定時(shí)間內(nèi),工藝流程、裝備水平和

46、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)保持同類機(jī)組的先進(jìn)水平</p><p>  2.1.2連鑄機(jī)機(jī)型的選擇原則</p><p> ?。?)滿足鋼種和端面規(guī)格的要求;(2)滿足鑄坯質(zhì)量的要求;(3)節(jié)省投資和環(huán)保</p><p>  2.1.3連鑄機(jī)機(jī)型的確定</p><p>  本設(shè)計(jì)采用的是弧形結(jié)晶器弧形連鑄機(jī)、五輥矯直裝置、水噴霧冷卻、鑄坯斷面尺寸200mm

47、×200mm方坯。</p><p><b>  2.2產(chǎn)品規(guī)模</b></p><p><b>  2.2.1產(chǎn)品方案</b></p><p>  產(chǎn)品規(guī)模設(shè)計(jì)年產(chǎn)400萬(wàn)噸合格鑄坯的全連鑄車間。精煉、連鑄過(guò)程收得率分別按98.3%、98.3%。</p><p>  如下圖,按鋼種比例分配

48、的產(chǎn)品方案:</p><p>  表2—1 產(chǎn)品方案</p><p>  2.2.2鋼水供應(yīng)條件</p><p>  1) 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模計(jì)算年需鋼水量,據(jù)國(guó)內(nèi)同類轉(zhuǎn)爐經(jīng)驗(yàn)所得ηn =95%—99%,取99%</p><p>  年合格坯產(chǎn)量 400</p><p>  年澆注鋼水量== ────────

49、= ── = 404.04(萬(wàn)噸)</p><p>  ηn 99% </p><p>  2) 對(duì)“三吹二”制度,轉(zhuǎn)爐有效時(shí)間為310天/年</p><p>  轉(zhuǎn)爐有效時(shí)間 310</p><p>  則轉(zhuǎn)爐作業(yè)率= ─────── ×100%= ────×100%=84

50、.93%</p><p>  年日歷時(shí)間 365</p><p>  根據(jù)同類型廠家,取冶煉時(shí)間40min。</p><p>  3)計(jì)算出年出鋼爐數(shù)</p><p>  N 年日歷時(shí)間×轉(zhuǎn)爐冶煉作業(yè)率 365×24×60×84.93% <

51、;/p><p>  ── = ────────────── = ──────────── = 11250(爐)</p><p>  2 冶煉平均時(shí)間 40</p><p>  N=2×11250=22500</p><p>  年澆注鋼液量 404040

52、0t</p><p>  4)平均爐產(chǎn)鋼水量= ──────── = ───── = 179.6(噸)</p><p>  年出鋼爐數(shù) 22500</p><p>  故本設(shè)計(jì)選取180噸轉(zhuǎn)爐。</p><p>  轉(zhuǎn)爐: a氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐2座 b平均出鋼量180噸</p><p>  c

53、最大出鋼量190噸 d平均冶煉周期40分鐘</p><p><b>  LF精煉爐2座</b></p><p><b>  2.2.3生產(chǎn)規(guī)模</b></p><p>  兩臺(tái)六機(jī)六流方坯連鑄機(jī)生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)合格連鑄坯400萬(wàn)噸。</p><p>  3連鑄車間的平面布置</p

54、><p>  3.1主要工藝參數(shù)的確定</p><p>  3.1.1拉速的確定</p><p>  連鑄機(jī)的拉速的確定主要取決于以下幾個(gè)原則:</p><p>  選取連鑄機(jī)的拉速必須在所澆鋼種的允許范圍之內(nèi),確保產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>  以滿足鋼種產(chǎn)量的要求為前提,選取的拉速考慮和冶煉設(shè)備的生產(chǎn)周期匹配。<

55、/p><p>  連鑄機(jī)拉速要考慮鑄坯斷面尺寸、弧形半徑、冶金長(zhǎng)度和鑄機(jī)結(jié)構(gòu)特性等因 素。</p><p>  理論拉速:理論上所能達(dá)到的最大拉速。</p><p>  按照結(jié)晶器出口處鑄坯最小坯殼厚度計(jì)算,根據(jù)本設(shè)計(jì)的鋼種</p><p>  鑄坯斷面尺寸最小坯殼厚度選取為10mm。</p>&l

56、t;p>  結(jié)晶器出口處最小坯殼厚度:</p><p>  式中:Km-結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固系數(shù)mm/min1/2;取20;</p><p>  Lm-結(jié)晶器有效長(zhǎng)度m,0.85;</p><p>  計(jì)算得出:Vmax=3.4 m/min</p><p>  工作拉速根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為理論拉速的85%,故確定工作拉速為2.8m/min</p

57、><p>  3.1.2冶金長(zhǎng)度的計(jì)算:</p><p>  冶金長(zhǎng)度為連鑄機(jī)的機(jī)身長(zhǎng)度,指從結(jié)晶器鋼液面到拉矯機(jī)最后一對(duì)輥?zhàn)又行木€的長(zhǎng)度。</p><p>  式中 L-鑄機(jī)的冶金長(zhǎng)度,m</p><p> ?。畲蟮脑O(shè)計(jì)鑄坯厚度,mm</p><p> ?。畲蟮脑O(shè)計(jì)拉坯速度,m/min</p><

58、;p>  K-綜合凝固系數(shù), 取30</p><p>  計(jì)算出冶金長(zhǎng)度L=37.78m</p><p>  3.1.3作業(yè)率的確定</p><p>  (1) 日歷時(shí)間: 365(d)x24=8760h</p><p>  (2) 鑄機(jī)計(jì)劃年檢時(shí)間:一年1次,共10d(240h)</p>&

59、lt;p>  (3) 鑄機(jī)計(jì)劃定期檢修時(shí)間:每周1次,共8h,全年400h</p><p>  年計(jì)劃工作時(shí)間: 8760-240-400=8120h</p><p>  (4) 非計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間:</p><p>  連鑄機(jī):90h</p><p>  (5) 工序干擾停工時(shí)間: </p><

60、p>  轉(zhuǎn)爐及前工序:150h</p><p>  連鑄機(jī):120h</p><p>  加熱爐:80h</p><p>  連軋機(jī):80h</p><p>  小計(jì): 430h </p><p>  (6) 鑄機(jī)有效作業(yè)時(shí)間: 8120-90-430=76

61、00h</p><p>  (7) 鑄機(jī)有效作業(yè)率:7600/(24x365)x100%=86.7%</p><p>  3.1.4鋼包允許的最大澆注時(shí)間</p><p><b>  logG-0.2</b></p><p>  tmax = ────── f=75.5min</p><p>

62、<b>  0.3 </b></p><p>  式中:tmax-鋼包最大允許澆注時(shí)間,min</p><p>  G-鋼包的容量,180t</p><p>  f-質(zhì)量系數(shù),取11</p><p>  3.1.5連鑄機(jī)流數(shù)的確定</p><p><b>  G</b><

63、;/p><p>  連鑄機(jī)流數(shù)計(jì)算公式:N= ───── = 5.57</p><p><b>  tFνρ</b></p><p>  式中 G-鋼包容量, 130t;</p><p>  t-鋼包澆注時(shí)間min,一般t≤,t取38min;</p><p>  F-鑄坯斷面面積,0.04;<

64、/p><p>  V-此斷面下的工作拉速,m/min,2.8m/min;</p><p>  -鑄坯密度,7.6t/.</p><p>  本設(shè)計(jì)中N取6,車間共兩臺(tái)六機(jī)六流的方坯連鑄機(jī)。</p><p>  3.2連鑄機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算</p><p>  3.2.1連鑄機(jī)與轉(zhuǎn)爐的匹配計(jì)算</p><p

65、>  本次設(shè)計(jì)要求合格鑄坯為400萬(wàn)噸。則所需鋼水量:</p><p><b>  4000000</b></p><p>  Q= ────── = 4069175t</p><p><b>  0.983</b></p><p>  式中:A-鋼水收得率,0.983</p>

66、<p>  根據(jù)轉(zhuǎn)爐車間的生產(chǎn)能力:設(shè)轉(zhuǎn)爐座數(shù)為n,轉(zhuǎn)爐的公稱容量為q,轉(zhuǎn)爐作業(yè)率為η:</p><p>  n×365×1440×η×q</p><p>  ──────────── = Q</p><p><b>  T</b></p><p>  n×36

67、5×1440×0.836×q</p><p>  ──────────── = 4069175t</p><p><b>  40</b></p><p>  可得:nq=370t , 可取n為2,q為185t。其中T為轉(zhuǎn)爐的冶煉周期,40min。所以本次設(shè)計(jì)與180噸的轉(zhuǎn)爐相匹配。</p><

68、p>  3.2.2連鑄機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算</p><p>  連鑄機(jī)作業(yè)率:根據(jù)前面計(jì)算,連鑄機(jī)作業(yè)率為86.7%。</p><p>  每爐鋼水量G:本設(shè)計(jì)與公稱容量為180t的轉(zhuǎn)爐相匹配,連鑄用鋼水量平均按每爐180t計(jì)算。</p><p>  鑄坯收得率A:據(jù)連鑄設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)格書中經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可知鑄坯收得率為98.3%。</p><p> 

69、 連澆爐數(shù)Cn:連澆爐數(shù)與轉(zhuǎn)爐及連鑄的配合有關(guān),同時(shí)與爐子的容量有關(guān),同時(shí)與爐子的容量大小,澆注時(shí)間長(zhǎng)短,耐火材料質(zhì)量也是有密切關(guān)系的。本次設(shè)計(jì)取Cn=13爐。</p><p><b>  每爐鋼澆注時(shí)間</b></p><p>  =38 min; </p><p>  式中 n-鑄機(jī)流數(shù),n=6;</p><

70、;p>  V-拉坯速度,m/min,2.8m/min;</p><p>  r-鑄坯密度,7.6t/;</p><p>  0.9-考慮鑄坯頭部和尾部拉坯速度增加和減少及富余能力的系數(shù);</p><p>  S-鑄坯平均斷面,,0.04;</p><p>  G-轉(zhuǎn)爐平均出鋼量,180t。</p><p>  準(zhǔn)

71、備時(shí)間:準(zhǔn)備時(shí)間為47min,其中鑄坯拉出時(shí)間為12min,從裝引錠桿到引錠頭密封完畢可以澆鋼為止所經(jīng)歷時(shí)間為35min。</p><p>  連鑄機(jī)年生產(chǎn)能力Q 連鑄機(jī)年生產(chǎn)能力Q為:</p><p>  24×60×G×C×A×η×365</p><p>  Q= ─────────────── =

72、 2252254.4t/年</p><p><b>  C×t0+T</b></p><p>  式中 Q-連鑄機(jī)生產(chǎn)能力,t/a;</p><p>  -連鑄機(jī)作業(yè)率,86.7%;</p><p>  G-每爐鋼水量,t/爐,180t;</p><p>  A-鑄坯收得率,%,98.

73、3%;</p><p>  C-連澆爐數(shù),爐/次,13爐;</p><p>  -連澆時(shí)平均澆注周期, min/次 38min/次;</p><p>  T-連鑄機(jī)準(zhǔn)備時(shí)間,min,43分鐘。</p><p>  本設(shè)計(jì)要求每臺(tái)連鑄機(jī)年產(chǎn)量為200萬(wàn)t/年,因此可以滿足要求。</p><p>  4生產(chǎn)工藝流程及車間組

74、成</p><p>  4.1生產(chǎn)工藝流程圖</p><p><b>  連鑄車間布置應(yīng)考慮</b></p><p>  (1) 連鑄機(jī)與煉鋼爐的匹配。</p><p>  (2) 連鑄機(jī)與軋鋼機(jī)的配合。</p><p>  (3) 必要的設(shè)備維修區(qū)和鑄坯檢查區(qū)。</p><p

75、>  (4) 鑄坯的運(yùn)輸。</p><p>  4.2車間組成及工藝布置</p><p><b>  4.2.1車間組成</b></p><p>  轉(zhuǎn)爐連鑄主廠房板坯連鑄區(qū)包括:連鑄跨、過(guò)度跨及并流跨(1-10#柱),車間組成及起重機(jī)配置見(jiàn)表4-1。</p><p>  4-1表 起重機(jī)配置</p>

76、<p>  4.2.2車間工藝布置</p><p>  連鑄主車間與加熱爐車間毗連布置,按轉(zhuǎn)爐→LF/RH精煉→方坯連鑄機(jī)→鑄坯熱送軋鋼加熱爐工藝組織生產(chǎn),工藝流程短而順行。</p><p>  ----連鑄跨( D-E列):</p><p>  連鑄跨中主要布置有連鑄機(jī)操作平臺(tái)、操作室、中間包維修區(qū)等。其跨度和長(zhǎng)度滿足主機(jī)設(shè)備的布置,但中間包維修區(qū)面積

77、較緊張。</p><p>  ----過(guò)度跨(C-D列)</p><p>  過(guò)度跨中主要布置有連鑄機(jī)的火焰氣割機(jī)、切下輥道、切后輥道、切頭切尾收集箱、中間輥道、引錠桿及存放裝置、切割出坯操作室及設(shè)備維修區(qū)等。其跨度和長(zhǎng)度滿足主機(jī)設(shè)備和設(shè)備維修區(qū)的布置。</p><p>  ----并流跨(B-C列)</p><p>  并流跨中主要布置有中

78、間輥道、提升式橫移系統(tǒng)、冷床、鑄坯堆存區(qū)等。其跨度和長(zhǎng)度滿足主機(jī)設(shè)備的布置和必需的操作面積。</p><p>  4.2.3連鑄機(jī)區(qū)域的主要尺寸</p><p>  區(qū)域總高度和軌面的確定</p><p>  (1) 連鑄機(jī)的總長(zhǎng)度是指鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)中心線到冷床后固定擋板之間的水平距離。連鑄機(jī)的弧形半徑前的部分布置在澆鑄跨,其余部分在切割、出坯等跨內(nèi)。</p>

79、;<p>  L=L1+L2+L3+L4+L5+L6=6500+20000+6000+19500+14000=94000mm 式(4.1)</p><p>  式中:L1-鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)中心線至結(jié)晶器外弧豎直切線之間距離。6025mm。</p><p>  L2-結(jié)晶器外弧豎直切線至拉矯機(jī)最后一個(gè)棍子的距離mm。16751mm。</p><p>  

80、L3-拉矯機(jī)后至切割區(qū)前距離mm。6224mm。</p><p>  L4-切割區(qū)長(zhǎng)度mm。8500mm。</p><p>  L5-輸出輥道或鑄坯等待去長(zhǎng)度mm。20000mm。</p><p>  L6-出坯區(qū)長(zhǎng)度。36500mm。</p><p>  (2) 鑄機(jī)高度的確定</p><p>  它是指從拉矯機(jī)底座

81、基礎(chǔ)面至中間包頂面的總高度,計(jì)算如下:</p><p>  H=R+H1+H2+H3+H4 </p><p>  =6000+1000+1000+380+1480=9860mm </p><p>  式中:H1-拉矯機(jī)底座基礎(chǔ)面至鑄坯地面距離,取決于出坯的標(biāo)高和設(shè)備尺寸,約為

82、500~1000mm,本次設(shè)計(jì)取1000;</p><p>  H2-鑄機(jī)弧形中心至結(jié)晶器頂面的距離,取1000mm;</p><p>  H3-結(jié)晶器頂面至中間包升至最高距離,取380mm;</p><p>  H4-中間包全高,1280+200=1480mm</p><p>  R-弧形半徑,6000mm</p><p

83、>  (3) 吊車軌面標(biāo)高</p><p>  連鑄澆鑄跨吊車軌面標(biāo)高</p><p>  連鑄平臺(tái)標(biāo)高H平臺(tái)=9860-1780=8080mm </p><p>  連鑄澆鑄跨吊車軌面標(biāo)高:</p><p>  H0=H5+H6+H7+H余=8080+2450+11000+1600=23130mm

84、 </p><p>  式中:H5-連鑄平臺(tái)標(biāo)高mm。8080</p><p>  H6-鋼包耳軸至其水口的距離mm。2450</p><p>  H7-起重機(jī)主鉤上升極限尺寸mm。11000</p><p>  H余-富余尺寸mm,一般為1400-1600。</p><p>  5主要工藝設(shè)備選擇及其

85、主要技術(shù)性能參數(shù)</p><p>  5.1連鑄機(jī)長(zhǎng)度的確定</p><p>  為保證連鑄坯在出連鑄機(jī)前完全凝固,連鑄機(jī)的長(zhǎng)度應(yīng)大于鑄坯的最大液相長(zhǎng)度。液相長(zhǎng)度,指鋼液從結(jié)晶器液面到鑄坯全部凝固完畢的長(zhǎng)度,使確定弧形半徑和二冷區(qū)長(zhǎng)度的重要工藝參數(shù),也決定了拉矯機(jī)的位置。</p><p>  連鑄坯的最大液相長(zhǎng)度按下式計(jì)算:</p><p>

86、<b>  D×D×Vmax</b></p><p>  L1= ────── =37.78m</p><p><b>  4×k×k</b></p><p>  式中:-液相長(zhǎng)度,m;</p><p>  D-鑄坯厚度,mm,200mm;</p>

87、<p>  -最大拉速即理論拉速,m/min,3.4m/min; </p><p>  K-綜合凝固系數(shù),;取30;</p><p>  可見(jiàn)液相深度與最大拉速成正比,與冷卻強(qiáng)度成反比。鑄機(jī)長(zhǎng)度一般取為最大液相長(zhǎng)度的1.1倍,以留有余地。所以鑄機(jī)長(zhǎng)度:L=1.1=41.56m</p><p>  5.2連鑄機(jī)弧形半徑</p><p&

88、gt;  連鑄機(jī)鑄坯外弧的曲率半徑(m)。依據(jù)下列三個(gè)因素確定:按鑄坯進(jìn)入拉矯機(jī)以前全部凝固完畢的條件確定;按鑄坯在矯直時(shí)所允許的表面延伸率確定;按弧形結(jié)晶器的最小允許半徑確定。鑄坯的形變?nèi)鐖D5-1所示。</p><p><b>  按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:</b></p><p>  連鑄機(jī)圓弧半徑R=KD 其中K為系數(shù),方坯連鑄機(jī)取30~40,碳素鋼取下限,特殊鋼取上限。

89、D為鑄坯厚度m,D取0.20m。R要在算出后,考慮已投產(chǎn)的連鑄機(jī)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù),綜合考慮確定.</p><p>  R=(30~40)D=30×0.20~40×0.20=6.0~8.0 取R=7m</p><p><b>  圖5-1鑄坯的形變</b></p><p>  5.3鋼包及鋼包運(yùn)載設(shè)備</p>&l

90、t;p>  5.3.1鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)</p><p>  優(yōu)點(diǎn):1)利于多爐連澆:占用澆注平臺(tái)面積小,鋼包更換迅速,便于處理漏鋼:適用于大型全連鑄車間。</p><p>  2)可安裝稱量裝置,控制澆注時(shí)間。其轉(zhuǎn)速0.7~1.0轉(zhuǎn)/min,換鋼包的時(shí)間為0.5~2.0min。</p><p>  近年來(lái)鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)在形式和功能上得到了多方面的發(fā)展,采用了以下新技術(shù):

91、鋼包升降裝置、連續(xù)自動(dòng)稱量裝置、鋼包清凡裝置、鋼包保溫蓋加蓋裝置及吹氣裝置等。</p><p>  本設(shè)計(jì)采用蝶型鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái),它具有各自獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)臂,兩個(gè)鋼包的相對(duì)位置時(shí)可以變化的,操作靈活,可縮短換包時(shí)間,鋼包能在回轉(zhuǎn)臺(tái)上升降便于使用長(zhǎng)水口,實(shí)現(xiàn)保護(hù)澆注,。</p><p>  5.3.2鋼包尺寸、質(zhì)量和中心的計(jì)算</p><p><b>  1)鋼包

92、的尺寸計(jì)算</b></p><p>  鋼包的容量應(yīng)與轉(zhuǎn)爐的最大出鋼量相匹配。鋼包有外殼、包襯和注流控制結(jié)構(gòu)組成;鋼包的外殼一般由鍋爐鋼板焊接而成。</p><p>  鋼包容納的鋼水量,一般考慮有10%的過(guò)裝余量,則鋼包的實(shí)際容量為:</p><p>  P+0.1P=1.1P=1.1×190=209t </p><p&

93、gt;  鋼包內(nèi)的渣量,渣量一般為金屬量的3~5%,設(shè)計(jì)時(shí)取較大比例為15%。則渣量:</p><p>  1.1P×0.15=0.165P=31.3t</p><p><b>  鋼包的容積</b></p><p>  根據(jù)鋼包實(shí)際容納金屬液與熔渣計(jì)算容積。鋼液比容取0.14;熔渣比取0.28。因此,鋼與渣的總體積為:</p&

94、gt;<p>  0.14×1.1P+0.28×0.165P=38</p><p>  采用D/H=1;錐度為15%。則鋼包下部?jī)?nèi)徑:</p><p>  =D-0.15H=0.85D</p><p>  根據(jù)原始數(shù)據(jù)可求出D,由于部分磚襯的加厚,要增加D值,方能保證實(shí)際容積為0.2P。</p><p>&l

95、t;b>  可用下式表示:</b></p><p>  K×0.673=0.2P K取0.94 </p><p>  可以求出D=3.92m</p><p>  鋼包底磚厚度:=0.10D=392mm</p><p>  鋼包壁磚襯厚等于:=0.07D=274.4mm</p><p>&

96、lt;b>  鋼包的外殼</b></p><p>  鋼包殼壁厚:=0.01D=39.2mm</p><p>  鋼包殼底厚:=0.012D=47.8mm </p><p>  鋼包的結(jié)構(gòu)如圖5-2所示:</p><p>  已知鋼包內(nèi)經(jīng)尺寸、磚襯厚度、鋼殼厚度之后

97、,可以計(jì)算外殼的外部尺寸:</p><p>  外殼內(nèi)高:=1.1D=1.1×3920=4312mm</p><p>  外殼全高:=1.112D=4359mm</p><p>  外殼上部?jī)?nèi)徑:=1.14D=4468mm</p><p>  外殼上部外徑:=1.16D=4547mm</p><p>  外殼

98、下部?jī)?nèi)徑:=0.99D=3881mm</p><p>  外殼下部外徑:=1.01D=3959mm</p><p><b>  圖5-2鋼包</b></p><p><b>  2)鋼包的質(zhì)量計(jì)算</b></p><p><b>  包襯的質(zhì)量:</b></p>

99、<p>  =0.535=32.2t </p><p><b>  空鋼包的質(zhì)量:</b></p><p>  =(0.30~0.31)P=57~58.9t</p><p>  裝滿鋼水與熔渣后的總質(zhì)量</p><p>  鋼包的容積仍可過(guò)裝10%,渣量為金屬量的1

100、5%計(jì)。則裝滿鋼水與熔渣后的最大質(zhì)量為:</p><p>  =1.1P+0.165P+0.273P=1.538P=290.2t</p><p><b>  3)鋼包重心的計(jì)算</b></p><p>  計(jì)算鋼包的重心是為了確定鋼包耳軸的最低位置,使裝滿鋼水與渣液的鋼包吊運(yùn)與澆鑄時(shí)穩(wěn)定,無(wú)傾翻的危險(xiǎn)。</p><p>

101、  =0.540D=2117mm </p><p>  同樣可得空鋼包的重心位置:=0.642D=2517mm</p><p>  5.4中間包及其運(yùn)載設(shè)備</p><p>  中間包是鋼包與結(jié)晶器之間的中間容器,其主要作用如下:</p><p>  控制鋼流注入結(jié)晶器內(nèi),減少出鋼的靜

102、壓力,使鋼流保持穩(wěn)定。</p><p>  減少鋼流沖擊而產(chǎn)生的飛濺、鋼水液面波動(dòng)。</p><p>  中間包鋼水中夾雜物上浮。</p><p>  分流以實(shí)現(xiàn)多流澆鑄。</p><p><b>  多爐連澆。</b></p><p>  5.4.1中間包容量的確定</p><

103、;p>  中間包容量根據(jù)鋼包容量、鑄坯斷面大小和鑄坯流數(shù)來(lái)確定。多數(shù)廠家選擇鋼包容量的15%~40%,小容量取大值,大容量取小值。多爐連澆中間包要保證更換鋼包時(shí),連鑄機(jī)所需要的澆鑄鋼水量,同時(shí)應(yīng)考慮中間包允許的最低液面高度≮250mm,以免液面上的浮渣進(jìn)入到結(jié)晶器中。中間包容量可按下式計(jì)算。</p><p><b>  中間包容量:</b></p><p>  

104、=1.3×0.2034 ×2.8 ×7.6 ×4=22.5t</p><p>  目前中間包向大容量深熔池方向發(fā)展。中間包容量也可按鋼包容量的15~40%確定,有的已達(dá)50%左右。本設(shè)計(jì)?。?50t。由于本設(shè)計(jì)連鑄機(jī)為六機(jī)六流,采用兩個(gè)中間包的設(shè)計(jì),所以每個(gè)中間包容量為25t。</p><p>  5.4.2中間包的類型構(gòu)造及其主要尺寸</p&

105、gt;<p>  (1) 中間包的類型及構(gòu)造</p><p>  本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)梯型中間包的設(shè)計(jì),在鋼包注流沖擊點(diǎn)與中間包體設(shè)擋墻,以免水口周圍出現(xiàn)渦流可防止夾雜物,渣或耐火材料進(jìn)入結(jié)晶器。</p><p>  中間包的構(gòu)造為:12~20mm鋼板焊成外殼內(nèi)砌耐或材料。包底為防止變形采用厚鋼板,中間包分為包體、包蓋、塞棒和水口。</p><p>  (2

106、) 中間包的主要尺寸</p><p>  鋼水深度≮500-600mm,液面上口約留200mm距離,為適應(yīng)中間包冶金的需要中間包向大容量、深熔池的方向發(fā)展。長(zhǎng)度要考慮鑄機(jī)流數(shù)、流間距及水口中心離包壁約200mm。寬度應(yīng)考慮鋼水注入時(shí),注入點(diǎn)到中包水口距離≥500mm,并使注入點(diǎn)到每個(gè)水口距離相等。為便于修砌、清理、觀察及加覆蓋劑包壁有10-20%的倒錐角。</p><p><b>

107、;  1) 高度的確定</b></p><p>  為保證中間包內(nèi)夾雜物的上浮,鋼液在其停留的時(shí)間約為8~10分鐘。 </p><p>  對(duì)方坯連鑄中間包可澆液面為≥200mm,為保證澆鋼液面深度≥500mm,則標(biāo)準(zhǔn)液面深為:</p><p>  ≥500+200=700mm </p>&l

108、t;p>  在設(shè)計(jì)中,將標(biāo)準(zhǔn)液面再加深≥100mm,為最大液面深,即:</p><p>  ≥700+100=800mm </p><p>  本次設(shè)計(jì)?。?800mm。</p><p>  所以:=180+800+200=1180mm </p><p>  式中: -耐火材料厚度;取180

109、mm;</p><p>  -鋼包距包口的距離,取200mm。</p><p><b>  2) 長(zhǎng)度的確定</b></p><p>  長(zhǎng)度方向尺寸確定的基準(zhǔn)是中間包水口位置,當(dāng)水口各部分的尺寸確定后,長(zhǎng)度即可確定:</p><p>  =2700+(500+180)×2</p><p&g

110、t;<b>  =3160mm</b></p><p>  式中:-水口距耐火墻的距離,一般在400~600mm, 取500mm;</p><p>  -水口間的距離,即連鑄機(jī)的流間距,900mm;</p><p><b>  n-流數(shù),3;</b></p><p>  -耐火材料厚度,180mm。

111、</p><p><b>  3)角度確定</b></p><p>  角度確定原則,一般是根據(jù)下列條件而定:</p><p>  A:包內(nèi)耐材的穩(wěn)定性;</p><p>  B:剩余殘鋼脫除所需的斜度;</p><p>  C:操作人員觀察結(jié)晶器液面的視線。</p><p&g

112、t;  一般在9~13,本設(shè)計(jì)取11。</p><p>  5.5結(jié)晶器及振動(dòng)裝置</p><p>  結(jié)晶器被稱為連鑄機(jī)的心臟,鋼液在結(jié)晶器內(nèi)強(qiáng)制冷卻初步成形,并形成一定厚度的坯殼,當(dāng)鑄坯拉出結(jié)晶器時(shí)在機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的綜合作用下,保證坯殼不拉漏以及不產(chǎn)生變形和裂紋等缺陷。結(jié)晶器的工作條件對(duì)結(jié)晶器提出了以下要求:具有良好的導(dǎo)熱性能,能使鋼液在結(jié)晶器內(nèi)迅速凝固成足夠厚度的初生坯殼。結(jié)構(gòu)剛性

113、好,簡(jiǎn)單、易于制造、拆裝、調(diào)整和維修方便。有較好的耐磨性和較高的壽命。在保證結(jié)晶器剛度的前提下,質(zhì)量要小以便減小振動(dòng)時(shí)的慣性力,使結(jié)晶器的振動(dòng)平穩(wěn)可靠。具有足夠高的強(qiáng)度和硬度,以減少結(jié)晶器內(nèi)襯的扭曲變形和機(jī)械磨損,保持結(jié)晶器內(nèi)腔尺寸的穩(wěn)定性。</p><p>  結(jié)晶器的材質(zhì)一般有以下幾種:1)銅合金:Cr、Ag、Sn、Si、Mn、Al、Zr等。銅的導(dǎo)熱系數(shù)高,但耐磨性差、熱膨脹系數(shù)大。2) 銅板鍍層:Cu-Ni

114、親和力好、不脫落。3) 石墨結(jié)晶器:易氧化。本設(shè)計(jì)采用銅合金材質(zhì),鍍鎳。</p><p>  5.5.1結(jié)晶器尺寸的確定</p><p>  參數(shù)選擇:斷面尺寸:凝固收縮及矯直變形要求結(jié)晶器斷面尺寸比冷鑄坯斷面尺寸達(dá)2~3%左右。結(jié)晶器長(zhǎng)度:保證出結(jié)晶器坯殼厚度和減少拉坯阻力的情況下,盡可能選用短結(jié)晶器。結(jié)晶器長(zhǎng)度一般選用700~900mm。有的達(dá)到1200mm。</p>&

115、lt;p>  1) 結(jié)晶器的斷面尺寸:結(jié)晶器的斷面尺寸是根據(jù)冷坯的公稱斷面尺寸確定的??紤]到鑄坯在凝固過(guò)程重的收縮和矯直時(shí)變形的因素,結(jié)晶器的斷面應(yīng)比鑄坯的公稱斷面大,一般約大1~3%左右。</p><p>  S=40000mm2 S1=s×(1+0.03)=41200mm2</p><p><b>  結(jié)晶器長(zhǎng)度</b>

116、;</p><p>  式中 ——結(jié)晶器出口出的坯殼厚度,mm 方坯取值10</p><p>  K——結(jié)晶器部分凝固系數(shù), 取值20</p><p>  V——拉坯速度,m/min 3.4mm/min</p><p>  考慮到澆注操作時(shí)結(jié)晶器內(nèi)鋼液面的波動(dòng)以及應(yīng)用保護(hù)渣澆注等,在鋼液面到結(jié)晶器定面之間要留有一定的富裕距離,故結(jié)晶器的實(shí)際

117、長(zhǎng)度L應(yīng)為</p><p><b>  結(jié)晶器的錐度:</b></p><p>  鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)襯的凝固過(guò)程的收縮,是鑄坯脫離結(jié)晶器壁,形成氣隙,影響結(jié)晶器的導(dǎo)熱性能和坯殼的生長(zhǎng)。因此,在結(jié)晶器設(shè)計(jì)時(shí),將結(jié)晶器制成下口斷面比上口斷面略小,形成倒錐度。結(jié)晶器的到錐度可由下式確定:</p><p>  式中 ——結(jié)晶器上口斷面積</p&

118、gt;<p>  ——結(jié)晶器下口斷面積</p><p>  4) 結(jié)晶器的倒錐度是一個(gè)十分重要的參數(shù),如倒錐度過(guò)小,坯殼會(huì)過(guò)早的脫離結(jié)晶器內(nèi)壁形成氣隙,影響結(jié)晶器的冷卻效果,致使坯殼過(guò)薄,出現(xiàn)鼓肚變形,甚至拉漏。倒錐度過(guò)大,會(huì)使鑄坯與結(jié)晶器的摩擦阻力增加,加速結(jié)晶器內(nèi)壁,特別是下口的磨損。目前根據(jù)實(shí)踐取經(jīng)驗(yàn)值,對(duì)方坯結(jié)晶器的倒錐度取0.4~0.8%。本設(shè)計(jì)結(jié)晶器倒錐度取值0.7%</p&g

119、t;<p>  結(jié)晶器水縫面積:鋼水在結(jié)晶器內(nèi)形成坯殼時(shí)所放出的熱量主要由冷卻水帶走的,因此,在設(shè)計(jì)結(jié)晶器時(shí),合理的確定結(jié)晶器的水縫面積是非常重要的。結(jié)晶器水縫面積F可按下式計(jì)</p><p>  10000 L·Q</p><p>  F= ───·──── = 3437.5mm2</p><p>  36

120、 Vω</p><p>  式中 L取值為0.66m</p><p>  Q為結(jié)晶器單位周長(zhǎng)耗水量,,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為100~160。本設(shè)計(jì)取150。</p><p>  v為冷卻水流速,m/s根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為6~8m/s;</p><p><b>  取值為8</b></p><p>  5.5.2結(jié)晶

121、器的振動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p>  結(jié)晶器振動(dòng)的目的是防止初生坯殼與結(jié)晶器之間粘結(jié)而被拉裂。結(jié)晶器振動(dòng)實(shí)際上起強(qiáng)制脫模的作用。本設(shè)計(jì)振動(dòng)方式采用正弦振動(dòng),這是目前廣泛采用的一種振動(dòng)方式。結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系為一條正弦曲線</p><p><b>  結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù):</b></p><p>  振動(dòng)頻率f=75~210 次/min &l

122、t;/p><p><b>  振幅S=3mm</b></p><p><b>  負(fù)滑動(dòng)率=25% </b></p><p>  2) 四連桿式振動(dòng)機(jī)構(gòu):四連桿式振動(dòng)機(jī)構(gòu)又稱雙搖桿式或雙短臂式振動(dòng)機(jī)構(gòu)。廣泛應(yīng)用于大型板坯連鑄和小方坯連鑄機(jī)上。這種振動(dòng)機(jī)構(gòu)有內(nèi)弧布置和外弧布置兩種,本設(shè)計(jì)采用內(nèi)弧布置四連桿式振動(dòng)機(jī)構(gòu),如圖5-

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